未来土地利用变化与生态网络响应:中国西南三个候选国家公园区的比较分析

《Forests》:Future Land-Use Change and Ecological Network Responses: A Comparative Analysis of Three Candidate National Parks in Southwest China

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月04日 来源:Forests 3.1

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  保护区周边的土地利用变化可能损害核心栖息地完整性与生态网络连通性。然而,核心栖息地面积、斑块结构及模拟的结构连通性如何在不同景观背景下对土地利用变化产生联合响应,仍知之甚少。研究人员采用统一的跨区域框架,整合土地利用情景模拟与生态网络评估,比较了中国西南三个候

  
保护区周边的土地利用变化可能损害核心栖息地完整性与生态网络连通性。然而,核心栖息地面积、斑块结构及模拟的结构连通性如何在不同景观背景下对土地利用变化产生联合响应,仍知之甚少。研究人员采用统一的跨区域框架,整合土地利用情景模拟与生态网络评估,比较了中国西南三个候选国家公园区在三种发展情景下核心栖息源地斑块、关键生态源地与廊道的变化,识别出与景观背景相关的三种响应类型。结果表明,在生态保护(EPS)情景下,核心栖息地范围与结构连通性总体稳定或略有改善;而在延续现状(BAU)与城镇发展(UDS)情景下,则出现不同程度的连通性下降或结构退化。三个研究区主导响应各异:亚洲象区主要表现为大斑块完整性降低;梵净山区表现为源斑块收缩与空间隔离增加;高黎贡山区栖息地范围相对稳定,但对关键生态源地斑块与廊道结构变化敏感。核心栖息地面积变化与连通性变化并非总是同步,且廊道数量本身不能指示廊道连通效率。上述发现为候选国家公园区的差异化保护评估、关键源地评价与初步廊道修复筛选提供了基于情景的空间参考信息。
研究背景方面,全球生物多样性持续下降,生态系统完整性与功能弱化已威胁生态安全与可持续发展。国际社会提出联合国可持续发展目标(SDGs)与昆明—蒙特real全球生物多样性框架(KM-GBF),强调通过国家公园等保护地体系落实空间化保护目标。中国已遴选49个候选国家公园区,西南地区生物多样性丰富但受农业扩张、城镇建设、道路与旅游干扰。现有研究多聚焦单一区域或现状生态网络,将栖息地面积、质量、源地与廊道变化分离评估,未能在统一情景与指标框架下揭示核心栖息地范围与结构连通性是否同步响应、稳定面积是否掩盖大斑块优势度或关键源地贡献下降,以及不同景观背景下的情境差异。为此,研究人员选取中国西南亚洲象(AE)、梵净山(FJS)、高黎贡山(GLGS)三个候选国家公园区及其周边县级单元,建立BAU、EPS、UDS三种2050年情景,耦合多情景土地利用模拟、栖息地质量评估、核心栖息源地识别、景观格局与连通性分析,系统比较核心栖息地面积、空间结构、关键生态源地与廊道响应,归纳区域响应类型,为国家公园空间优化提供依据。该文发表于《Forests》。
关键技术方法上,研究人员以2000、2010、2020年土地利用/覆被(LULC)数据为基,驱动斑块生成土地利用模拟(PLUS)模型预测2050年三地土地利用,情景需求由马尔可夫链估算,邻域权重与转换矩阵体现情景约束;以InVEST栖息地质量(HQ)模块评估干扰下降解,结合形态学空间格局分析(MSPA)提取核心区并叠加高HQ区,按最小面积阈值确定核心栖息源地;景观指数选取核心栖息地面积(CA)、最大斑块指数(LPI)、斑块密度(PD)、平均欧氏最近邻距离(ENN_MN);生态网络方面构建综合阻力面(熵权法赋权,含高程、坡度、LULC、NDVI、距水体/道路/建设用地距离),用Linkage Mapper提取最小成本路径廊道,以整体连通性指数(IIC)与连通概率(PC)及节点贡献dIIC、dPC评估,并用Pinchpoint Mapper与Barrier Mapper识别瓶颈与障碍区;参数敏感性分析覆盖HQ阈值、MSPA边缘宽度与最小斑块面积。
研究结果部分,3.1节土地利用模拟验证与多情景变化特征中,PLUS回测2020年Kappa系数0.906—0.942、总体精度0.951—0.963,数量差异小于分配差异,证明模拟可用于后续比较;2050年BAU延续耕地与建设用地局部扩张,EPS生态用地稳定,UDS沿城镇与交通节点建设用地扩张明显。3.2节核心栖息源地空间结构响应显示,三地核心栖息地面积在BAU与UDS下缩减(UDS更甚)、EPS维持或增加;FJS面积缩减最敏感到UDS达7.72%;AE的CA微降但LPI在BAU/UDS下近降25%,伴PD与ENN_MN上升,属大斑块优势度下降型;FJS的CA与ENN_MN反向变动(UDS下ENN_MN升30.46%)呈源收缩—隔离增强型;GLGS的CA稳定但LPI与ENN_MN随情景波动,属面积稳定—关键结构与廊道敏感型。3.3节生态网络连通性响应中,IIC与PC在EPS下近或超基线,BAU/UDS下多下降;FJS在BAU下IIC降16.70%、PC降19.32%为三地最大退化;面积变化与连通性变化非线性(AE低面积变—高连通变,GLGS在BAU下面积微降0.86%但连通明显降);关键源地等级结构变化主要体现在面积构成再分配而非高重要源地数量减少(AE高重要源地数恒为2,GLGS在BAU下高重要源地面积降18.83%);廊道数量与PC不同步(AE廊道数稳增但累积成本距离升、PC降)。3.4节归纳三区响应类型为:AE大核心斑块优势度衰退型、FJS面积收缩—空间隔离型、GLGS面积稳定—关键源地与廊道结构变化型。3.5节优先保护修复区中,Pinchpoint高值区位于源地间狭窄连接段(AE南糯河与勐养保护区周边、FJS中心源与外缘源通道、GLGS山谷与山脊廊道),Barrier高值区沿道路城镇边缘与谷地路网(AE景洪—勐海、耿马—沧源,GLGS腾冲—龙陵—隆阳谷地路网),空间模式与响应类型对应。
讨论部分指出,核心栖息地网络退化不仅表现为面积损失,也可通过斑块优势度下降、源隔离增加、关键源地贡献改变与廊道效率降低发生;山地候选国家公园可出现面积、结构、连通性异步退化,不同于城镇扩张区“建设用地扩—绿地失—破碎化—连通降”路径;县级单元边界替代未统一发布的官方边界使结论适于“候选区及周边县”尺度而非精确定界;参数多引自文献未用野外数据独立校验,结构连通性提升不等同于生物多样性保护成效,需GPS追踪、红外相机、物种分布等实测补充。
结论部分翻译如下:本研究比较了中国西南三个候选国家公园区核心栖息地网络对多情景土地利用变化的差异化模拟响应。结果表明,生态保护情景有助于维持候选区核心栖息源地范围与结构连通性;长期稳定核心栖息地斑块与高等级关键生态源地应作为国家公园边界优化与严格保护区划定的重要基础。不同候选区需差异化分区管理:亚洲象区侧重控制大核心斑块边缘干扰与防止廊道中断;梵净山区优先控制源斑块收缩、外缘建设扩张与源间隔离;高黎贡山区维护关键生态源地、廊道瓶颈与高阻力廊道段。连通性评估不应仅依赖核心栖息地面积或廊道数量,最大斑块优势度、源隔离距离、IIC、PC、关键源地等级与廊道累积成本距离可作补充指标。模型识别的pinch point、高阻力廊道与barrier区可为廊道维护、降阻规划与建设风险评价提供候选空间参考,并可与土地利用转换强度、道路扩张及野外干扰信息叠加排序。结果为候选国家公园区边界比选、功能分区评估与生态廊道修复选址提供基于情景的空间参考;未来可纳入官方边界、多模型集合与旅游强度、修复可行性等以提升空间管理价值。
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